LCOS是一种2000年后发展起来的新型显示技术，相较于传统的LCD显示。LCOS可以将像元做得很小，具有光能利用率高，图像解析
度高等优点。曾因制造工艺限制屡受挫折，却因其出色的表现，尤其在高清显示和智能近眼显示行业已经占有一席之地。 可以被做成
体积小、重量轻的投影模块，在汽车抬头显示、VR眼镜、智能检测等领域有着很好的应用前景。
LCOS是一种2000年后发展起来的新型显示技术，相较于传统的LCD显示。LCOS可以将像元做得很小，具有光能利用率高，图像解析
度高等优点。曾因制造工艺限制屡受挫折，却因其出色的表现，尤其在高清显示和智能近眼显示行业已经占有一席之地。 可以被做成
体积小、重量轻的投影模块，在汽车抬头显示、VR眼镜、智能检测等领域有着很好的应用前景。
图1 LCOS像素结构示意图
LCOS芯片通常主要由硬质基板（Rigidiser/Stiffener）、柔性电路（Flexi-circuit）、半导体Si层（涂覆有铝反射层的cmos结构）、铁
电液晶层（FLC）、透明前电极（Front Electrode）以及镀有增透膜的窗口玻璃等部分组成。相较于LCD的透射式显示，LCOS可以将
像元做到微米级，远远小于LCD的像元尺寸。此外，LCOS采用反射式结构，即LCOS只有一个光学面，这样我们就可以在芯片的背面
布线，而无需引出大量导线，这有利于芯片的集成，提高芯片的寿命和稳定性。
图2 LCOS结构剖析图
LCOS的结构如上图所示，其中：
柔性电路（Flexi-circuit）和引线（Wire bond）：将外部驱动电路板接口上的信号传输到半导体硅层（Si backplane）。
半导体硅层：该层是顶层涂覆有Al材质的可以位寻址的CMOS芯片。
像素间间隙（Inter-pixel gap）：每一个铝微镜之间存在间隙，以保证每个微镜是电隔离的。
集成垫片（Integrated spacer）：存在于硅层和前玻璃面板之间，用来支撑起前面板玻璃（cover-glass），维持硅层和前面板之间，
0.8um的液晶层（FLC）厚度。
液晶层：在像素两端施加电压后，液晶分子发生扭转。当合适方向的线偏振光入射到液晶层，偏振方向将发生变化。起到1/4波片的作
用，是芯片上实现光调制的部分。
取向膜（alignment layer）：与FLC相邻的硅和玻璃表面上的薄材料层。 它用于建立FLC分子的所需方向。
前电极（ITO coating）：ITO是一种透明导电材料，它被用作FLC与像素镜电极相对侧的电极。
增透膜（AR coating）：减少窗口玻璃在可见光范围内的窗口反射率，在宽光谱（430nm to 670nm）范围内，窗口反射率低于0.5%。
图3 左：像素的两种状态
图3左图显示了显示器如何改变入射光的偏振状态。为了简化概念，图中显示了光“通过”镜子而不是反射到镜子上的路径。这样就更容
易看到相对于显示器光轴的光的偏振状态的方向。基本上，显示器的工作方式要么是改变入射光的偏振状态，要么是不改变。这允许显
示器分别显示为亮或暗。在硅背板的控制下，铁电液晶(FLC)的光轴可以在两个方向之间切换，从而实现了显示器的这种性能。FLC的
厚度和双折射的组合产生了优化到555nm(人类视觉系统的峰值响应波长)的四分之一波板(QWP)。理想状态下，“亮状态”的光经显示器
后偏振方向旋转90度，而“暗”状态的光经显示器后，偏振方向不发生变化。
图4 PBS晶体光路
进出显示器的入射光和反射光必须在空间上分开。这通常使用分光器来实现，最有效的方法是使用偏振分光器(PBS)。PBS是一种反射
偏振器，常用的偏振面与入射光束成45度角。它可以被用来从一个非偏振光源产生两束正交偏振光，也可以根据偏振光的方向选择性
地反射或透射光。图4说明了这一点，它显示了入射到PBS上的非偏振光和从PBS中输出的两个正交偏振态。这也显示了标记
为“s”和“p”的两个输出偏振状态，这是描述关于a的偏振方向的标准方法分光镜。“s”来自德语单词“senkrecht”，意思是垂直的。即偏振
方向垂直于反射面，反射面是包含入射光束和输出光束的面和法线面。“p”来自英语或德语中的“平行”。 则可以利用下图的结构，来实
现LCOS的显示。
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